高能量密度材料分子设计——基于量子化学计算爆速和爆压

基于量子化学方法全优化分子几何构型，求得分子平均摩尔体积(V^-)和化合物的理论密度(ρ)以及生成热(△Hf)，进而可按Kamlet方程估算炸药的爆速(D)和爆压(p)。以氮杂环和有机笼状化合物为例，证实了该理论方法的可靠性。发现随环增大和羰基的引入，氮杂环类的ρ、D和p值增加。对于系列多硝基金刚烷，含相等硝基数(n)的同分异构体的ρ、D和P值相差不大；随硝基数n的增加，其ρ、D和p明显增大；当n≥7时，可能成为高能量密度化合物。     

多面体含能材料的爆速和爆压预估

当采用R-P经验方法预估多硝基笼状化合物最大理论密度下爆速和爆压时,需要修正F因子中与分子结构有关的A/3项,使F因子包含有来自笼状分子高晶体密度和分子内部高张力能的贡献。与K-J方法相比,改进R-P方法既保持了原式的优点,又使预估结果获得明显改善。把K-J方法预估结果作为基础数据,利用改进R-P方法估算25种多硝基笼状化合物的爆速和爆压,结果表明该方法的相对误差分别为±1.9％和±5.2％。而用R-P方法时,预估爆速和爆压的相对误差分别为±14.0％和±21.4％。     

预测接近Kamlet-Jacobs方程结果的CHNO炸药的爆速和爆压的经验氮当量方程（英）

我们提出了两个比常用氮当量方程更接近Kamlet-Jacobs方程结果的预测CHNO炸药爆速(D)和爆压(p)的经验氮当量方程。     

运用神经网络预测炸药爆速

本文计算了30个炸药分子的氧平衡(OB)、装药密度(ρ)、碳原子浓度nC/Vm、氢原子浓度nH/ Vm、氧原子浓度nO/ Vm、氮原子浓度nN/ Vm 6种参数,以这6种参数作为炸药分子结构描述符,构建人工神经网络模型,预测炸药爆速.预测结果表明,预测值和文献值的最大相对误差为5.35%,最小为0.53%,说明神经网络所确定的定量关系可以很好地用来预测炸药爆速.     

硝胺的静电火花感度与爆速的关系（英）

通过测定１２种硝胺５０％发火概率下的静电火花能ＥＥＳ,建立了ＥＥＳ与爆速平方值（Ｄ＾２）的线性关系,以此可预估尚未合成的硝胺化合物,尤其是那些对硝胺化学有重要意义的化合物,如１－硝基－１氮杂乙烯、１,３－二硝基－１,３－二氮杂环丁烷、１,３,５,７,９－五硝基－１,３,５,７,９－五氮杂环癸烷等的ＥＥＳ。     

特殊压力条件下非电导爆管传爆速度的研究

研究了导爆管在方形不锈钢管道内承载3种不同压力环境的传爆速度,即:导爆管外壁承载0~0.6MPa正压,方管外引爆;导爆管内外壁承载-0.1~0MPa负压和0~0.8MPa正压,方管内引爆.结果表明:第1、2种条件下的压力变化对爆速没有影响;第3种条件下爆速先增大至1804m/s(0.2MPa),再减小到1424 m/s(0.8MPa),从压力增加和氧含量变化及曲线回归分析,可知导爆管在正压力增大到某一值时可能会熄爆,通过曲线回归公式计算得出该压力值为1.54MPa;压力继续增大到某一值时导爆管将拒爆.     

偶氮桥联氮杂环化合物结构与热化学性能的DFT研究（英）

为了探寻含能化合物结构与热化学性能的关系,用密度泛函理论方法研究了15种偶氮桥联氮杂环化合物的结构与热化学性能.在B3 LYP/6-31 G(d,p)水平上,优化了它们的结构,计算了它们的熵和等压热容,通过等键反应设计,估算了它们的生成焓.结果表明,杂环上的N原子与C原子均为sp2杂环原子,所有杂环,几乎在同一平面上.化合物生成焓与氮原子数目成正比,对于氮原子数目相同的化合物,化合物的生成焓随着偶氮桥与杂环上氮原子的距离和杂环上氮原子之间的距离的增加而减小.不同温度下的等压比热容与化合物的氮含量(杂环上的氮原子数)成反比.     

炸药的化学结构对其爆轰参数的影晌

引言我们已经研究了一些爆轰参数之间所存在的相互关系,这里尤其是指晶体密度下的理想爆速(D_∞~(ρs))分别与爆炸性基团的密度(nρ_s/M)、晶体密度(ρ_s)以及与按该炸药分子爆炸基团数n配衡的晶体密度(nρ_s)之间的相互关系。本研究从划出三类炸药——硝芳系炸药、硝胺炸药和硝酸酯炸药——有代表性的那些点的图着手。考察所得的图线可以做出一些定性解释,並能计算炸药分子的各种不同化学基团对爆速的影响。应用所得的影响值来计算新炸药的爆速可以得出通常接近实验值的数据。     

3,4-二(氟二硝甲基)氧化呋咱:一种高密度氧化剂

以3,4-二(偕氯肟基)氧化呋咱为原料,经过重氮化、硝化、成盐及氟化合成了一种含氟二硝基甲基的高密度氧化剂3,4-二(氟二硝甲基)氧化呋咱,利用红外光谱、核磁共振(~(13)C NMR和~(19)F NMR)、元素分析对3,4-二(氟二硝甲基)氧化呋咱进行了结构表征。采用差示扫描量热技术(DSC)研究了3,4-二(氟二硝甲基)氧化呋咱的热分解过程。采用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-31+G(d, p)水平上优化了3,4-二(氟二硝甲基)氧化呋咱分子构型,预估了理论密度(ρ)、标准生成焓(Δf H(s))、爆速(D)和爆压(P)。结果表明,3,4-二(氟二硝甲基)氧化呋咱的热稳定性良好,在高温下具有挥发特性;3,4-二(氟二硝甲基)氧化呋咱的ρ、Δf H(s)、D和P值分别为2.01 g/cm~3、-78.6 k J/mol、9 025 m/s和38.5GPa,是一种能量水平较高的氧化剂。     

偶氮桥联氮杂环化合物结构与热化学性能的DFT研究（英文）

为了探寻含能化合物结构与热化学性能的关系,用密度泛函理论方法研究了15种偶氮桥联氮杂环化合物的结构与热化学性能。在B3LYP/6-31G(d,p)水平上,优化了它们的结构,计算了它们的熵和等压热容,通过等键反应设计,估算了它们的生成焓。结果表明,杂环上的N原子与C原子均为sp~2杂环原子,所有杂环,几乎在同一平面上。化合物生成焓与氮原子数目成正比,对于氮原子数目相同的化合物,化合物的生成焓随着偶氮桥与杂环上氮原子的距离和杂环上氮原子之间的距离的增加而减小。不同温度下的等压比热容与化合物的氮含量(杂环上的氮原子数)成反比。     

针刺端输出爆轰雷管在传爆序列中起爆特性仿真

为了某榴弹引信爆炸序列优化设计提供参考,利用ANSYS/LS-DYNA软件分析了直径φ4.87 mm针刺端输出爆轰雷管的约束条件对其起爆特性的影响。数值仿真表明:采用雷管套结构,不仅能够使雷管可靠引爆导爆管,还有助于减轻引信重量,雷管输出威力随雷管套厚度增加而增大;雷管套材料对雷管轴向输出威力影响较大;当雷管套底厚超过1mm后,增加雷管套底厚并不能增加雷管轴向输出威力;击发体对雷管的爆轰也有一定的衰减作用;击发体上导爆管输入端厚度增加到0.65 mm时,雷管不再能引爆导爆管。     

TNT和TATB炸药爆轰参数的数值模拟

用Gibbs自由能最小原理,通过解化学平衡方程组,求解TNT和TATB炸药爆轰产物系统的平衡组分,计算结果与用BKW和LJD方法计算的结果相近。用自编的程序从碳的石墨相、金刚石相、类石墨液相和类金刚石液相4种相中确定出炸药爆轰产物中游离碳更可能存在的相态,并用此相态计算爆轰产物中碳的Gibbs自由能,用Ree修正的WCA状态方程和Ross软球修正的硬球微扰理论,对TNT和TATB炸药爆轰参数进行数值模拟计算,爆轰CJ点的爆速和爆压的计算结果与实验值吻合得很好。     

用连续爆速法测定工业炸药爆速

采用电测法和连续速度探针法分别测量了粉状乳化炸药和乳化炸药的平均爆速和连续爆速.结果表明,粉状乳化炸药在装药密度为850 kg·m-3和820 kg·m-3时,平均爆速分别为4526 m·s-1和4020 m·s-1; 稳定爆轰时连续爆速范围分别为4300～4600 m·s-1和4000～4300 m·s-1.乳化炸药在装药密度为900 kg·m-3和840 kg·m-3时,平均爆速分别为4384 m·s-1和2345 m·s-1; 连续爆速范围分别为3370～4592 m·s-1和2871～3420 m·s-1.显然,平均爆速测试结果与连续爆速的测试结果吻合很好,且连续速度探针法能满足准确测量工业炸药在装药结构中爆速连续变化的要求.     

含铝炸药爆速计算中特征爆速的选取

在考虑空隙率和精心选取组分的特征爆速的情况下,利用Urizar方法计算了30余种国内外含铝炸药配方的爆速,计算值与实验值符合得很好,其平均误差为-0.3%,平均绝对值误差为1.4%,均方差误差为0.3%.     

脉冲爆轰发动机进气压力对爆轰影响的实验研究

为了研究脉冲爆轰发动机进气压力对爆轰过程的影响,对以汽油空气混和物为燃料的脉冲爆轰发动机进行了实验研究.实验得到了工作频率为33 Hz和40 Hz的稳定爆轰波,其峰值压力分别为1.5～1.8 MPa和1.3～1.8 MPa.实验结果表明,空气进口压力对点火起爆过程及爆轰频率等具有大的影响,当进口空气压力降低,点火起爆过程变难,爆轰频率下降.实验结果对脉冲爆轰发动机机理研究及实验装置改进等具有一定的参考价值.     

爆震管内缓燃到爆震转变距离和时间的数值模拟

为了研究爆震管内缓燃向爆震转变(该过程称为DDT)距离和时间,对爆震管内DDT过程进行了二维数值模拟,研究改变氧气浓度及使用辛烷和氢气双燃料对爆震管DDT距离和时间的影响.数值模拟结果表明:当氧化剂中氧气体积分数占20％ ～ 40％时,增加氧气体积分数可以缩短DDT距离和时间;当氧气体积分数大于40％时,初始火焰在极短的时间和距离发展为稳定传播的爆震波;相同条件下,使用辛烷和氢气双燃料较单一辛烷燃料能获得更短的DDT时间和DDT距离,双燃料中氢气体积分数20％时,影响效果最好.     

战斗部传爆时序的存储测试

针对毁伤测试中存在的问题,提出采用上电即采集的存储测试方法测量战斗部的传爆时序。通过解决输入信号抗干扰、测试装置状态反馈、在存储器中建立文件系统从而实现连续多次测量等关键技术,实现对各个爆炸点爆炸探针信号的可靠采集和记录;2个爆炸探针输出信号上升沿之间的时间间隔即为两级爆炸之间的延时时间。试验结果表明：该方法具有测试可靠、测试装置体积小、重量轻、携带方便、布设简单等优点,可以推广到试验过程中多个瞬态事件之间时间的采集存储。     

传爆管的爆轰参数计算

采用炸药Ｃ－Ｊ爆轰理论公式,对ＪＯ－９Ｃ炸药传爆管的爆轰参数进行了近似计算。     

装药密度及尺寸对RDX基含铝炸药爆压爆速的影响

利用锰铜压力传感器和测时仪测量了不同装药密度和尺寸下的RDX基含铝炸药的爆压和爆速,拟合出了爆压、爆速与装药密度的关系式,研究了装药密度和尺寸对RDX基含铝炸药爆压、爆速的影响。结果表明,随着密度的增加,RDX基含铝炸药的爆压和爆速均增加;当装药直径和装药长度分别达到20 mm和40 mm时,RDX基含铝炸药已经达到稳定爆轰,装药直径和装药长度再增加,爆压和爆速基本不变。     

计转数定距起爆技术研究

针对现代轻武器的特点，提出了一种基于单片机AT89C2051并采用磁通门传感器的旋转弹计转数定距起爆技术。文中研究了计转数定距起爆原理．设计了磁通门转数传感器及其匹配电路．并利用AT89C2051作为智能控制单元控制输出弹丸的起爆信号。